Способ получения износостойкого покрытия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 88 о 81 5.Ы Е 7/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Саратовский институт механизациисельского хозяйства им, М.И,Калинина(56) Авторское свидетельство СССРМ 221945, кл. В 22 Г 7/04, 1972.Патент США 1 Ф 45966922,кл. В 22 Р 7/04, 1986.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для восстановления и упрочнения различных изделий.Известен способ получения износостойкого покрытия детали нанесением рабочего слоя на его поверхность с использованием промежуточного слоя, заключающийся в том, что на поверхность рабочего слоя наносят слой цементирующего материала и нагревают в нейтральной атмосфере до температуры выше температуры плавления цементирующего металла, в качестве рабочего слоя используют порошок карбида вольфрама, а в качестве цементирующего материала и материала промежуточного слоя - медь (11.Недостатками известного способа являются сложность и нетехнологичность процесса, не позволяющие получить прочный с хорошим сцеплением слой,(57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способацол учения износостойкого покрьпия, Цль повышение иэносостойкости покрытия за счет снижения пористости и увеличения проччости сцепления с основой. Смешивают металлический порошок с жидким натриевым стеклом, взятым в количестве 4,5-7% от объема металлического порошка, нано. сят смесь на металлическую основу и нагревают в среде расплава синтетического боратного шлака с основностью 0,25-0,45 до температуры, превышающей температуру солидуса смеси, и ниже температуры солидуса материала основы, 1 тэбгь Наиболее близким к изобретению является способ образования износоустойчивого спеченного слояа металлической1 подложке, заключающийся в том, что повер ч хность металлической подложки наносят порошковый сплав, состоящий иэ первого и второго слоев. В состав первого слоя входит 94 - 99% порошка сплава Ее - Сг и 1-6% ак- О рилового связующего, второй слой содер- СО жит 94 - 96% порошка эвтектического сплава и 1 - 6% акрилового связующего, Подложку с нанесенными порошками нагревают в инертной атмосфере до температуры, превышающей температуру солидуса эвтектического сплава, но лежащей ниже температуры солидуса сплава Ге - Сг (2.Недостатками известного способа. является пористость и недостаточная прочность сцепления получаемого слоя с подложкой, При нагреве акриловое связующее разлага 168898110 15 20 25 30 35 45 50 периментально,6-ся, активна встугая во взаимодействие с парашкаи подложкой. Получаемые при этом с:единения не успевают выделяться лз слоя, чта затрудняет получение беспористага соединения, Прочность сцепения порошкового сплава с падложкОЙ :ВдастатаНа иэ-за тоа, чта нанесенный первый слой порошка сплава Ге - Сг, покрывая поверхность подложки и имея температ:,ру салируса выше температуры нагрева, преЯти вует проникновению звтектиче- ".К(я а СПЛВЬВ И ОГрЗНИЧИВВВТ 6 ГО ПЛОщаДЬ ,".а,-а:,та:.", ПадйажкаЙ. Кроме ТОГО, способ,;А.( а. ьыаи точна.тью регули ровать гемОратуау и)Оцесса, чта затрудняОлу"66 с 1 Оя с Заданными сваиствами.,аль изобретения - повышение иэносо- ОТОЙ)стгО крыт:, эа сет снижения пори .Тдстл л павыкше-я прочности сцепления с асОвейПоставленная цель достигается за счет гага, что наеталлическую подложку наносят суспензию частиц металлического парашка в;Ворганическом свяэующем - с Гекле натри вам жидком, слой суспензии наасят задаГной толщины, агревание ведут в среде рзсплава синтетического баратнага шлака с аснавнастью В = 0,25 - 0,45 до темп:ретуры, и ревы шающей температуру са:д.са нанослмага слоя и ниже темперар- Сс ли лула ьВгваиала подложкиИспользованию в качестве неарганическаг асвязую;це о стекла натриевого жидкога абуслсвлена сродством по составу с применяемы ии синтетическими боратными шлака":. НеабхаДимасгью обеспечения сВплэьия частиц порокша между собой и Г.Длах;кай и гля локального раскисления поверхности частиц металлического порош:.а ; Ггадложки в начальный момент врем-., - ни.Кали.ества применяемого стекла натриевага жлдкого выбирается исходя из обеспечениЯ следующих сВОЙстВ. свЯэывание всех частиц между собой; сцепление полученной суспензии с подложкой по всей ГОверхОсти; получение суспензии такой консистенции, при нанесении которой образуется равномерный по толщине слой; полу Гение Фиксированного слоя необходимой толщины, и составляет 4,5-7 Я, от обьема испальзуемОГО порошка,Пои нагревании в оасплаве синтетического баратнога шлака подложки с нанесен ым моем стекло натриевое жидкое разлаГается нз Оксид натрия ча 20 и Оксид кремния 5 Ог. Ксид натрия Ма 20 выходит из слоя в лак, не изменяя его свойств.Ксир коеинлг Вступает во взаимодеиствие о Пс"ИЛНЫМИ ПуЕНКВМИ ПОВЕРХНОСТЕЙ Час тиц порошка и подложки, части Гна разрушая, связывает их и выводит в шлак, тем самым обеспечивает локальное рэскисление в первоначальный момент времени протекания процесса и не способствует образованию пор в слое, Количество окиси кремния ЯОг, входящее в состав стекла натриевого жидкого, не Обеспечивает полного очищения поверхности частиц порошка и подложки от окисных пленок, Последующее очищение поверхности осуществляет за счет использования синтетического баратнога шлака, Входящий в состав шлака барный ангидрид вступает во взаимодействие с окисными пленками, палностьа очищая поверхность ат них.При этом количественное содержание ангидрида в шлаке определяет его химическую активность и выражается через коэффициент основности В,Используемый синтетический баратный шлак должен обладать следующими свойствами: высокая равномерность и быстрота нагрева; воэможность получения температуры расплава с точностьо +10 С; растворение и очистка от окислов поверхностей подложки и частиц порошка; защита подложки и частиц порошка ат вредного воздействия кислорода воздуха как во время самого процесса, так и при переносе на открытом воздухе; стабильность химического состава нанесенного слоя; препятствие парообразаванию; препятствие короблению и обезуглероживанию; практическое отсутствие деформаций,Применение синтетического баратнага шлака с оснавностью В = 0,25 - 0,45 обусловлено перечисленными свойствами. Использование шлака с основностьо В0,25 приводит к взаимодействию шлака с металлом подложки и снижению прочности сцепления. наносимого слоя и подложки. Применение шлака с оснавностью В0,45 приводит к неэффективной очистке поверхностей подложки и частиц порошка, чта снижает прочность сцепления наносимого слоя и подложки. Влияние основнасти применяемого синтетического боратнага шлака на качество наносимого слоя определено эксДля получения слоя заданной толщинынеобходимо нанести слой суспензии апределенной толДины.На поверхность подложки, наносят слойсуспензии толщинойгде Н 1 толщина наносимого слоя, мм;Ч 1 - объем, занимаемый слоем, покрывающим подложку, мм;3.Яо - единичная площадь поверхности подложки, мм, 5По окончании процесса получают слой толщиной(3)РаСПйШЕМ ПОдрОбНО ВЕЛИЧИНЫ Ч 1 И Чо Ивыразим их через объем взятого металлического порошка, При этомЧ 1= Чп + Чж.с.,(4) 25где Чп - объемзанимаемый металлическим порошком, мм;Чк,с - объем, занимаемый жидким стеклом., лмЗная определенный экспериментал и 30обьем Чж.с., выраженный через Ч, запишем(45 - 71 )35Для проведения расчетов начальныйобъем металлического порошка примемравным 1. тогдаЧ 1 .= ( 1 + (0,045 - 0,07) ) Чп = (1,045 - 1,07) х хЧ 40при этом Чо = Чп,Подставляя значения Ч 1 и Чо, выраженные через Чп, в формулу (3), получим зависимость между толщинами наносимого иполучаемого слоев:45Н 1=- ЧНо = (1,045-1,07) Н.(б). ЧоЗная полученную зависимость, можно 50получить слой заданной толщины,.П р и м е р, Предлагаемый способ образования износоустойчивого слоя на металлической подложке реал зева;а:образом,Исходные данные: мета ли,е;,.аложка из стали 45 ГОСТ 1050. 74. суспц,состоящая иэ 70;порошка Ге С (С."г 10ГОСТ 4757-70), 30",6 порош.:а бл.);:(БрОФ 10 - 1 ОСТ 1,90054-72) и 6"от о 5 ье .;металлического порошка стекла катриевогожидкого (ГОСТ 13078-81); расплав с;,н-,ет,ческого боратного шлака АН -Ш 1 ТУ 21УССР 57 - 77 основности В0.3:.На металлическую подложку, о щенную от грязи, наносят слой суспенэии толщиной 1,15 мм. Затем подложку помяв;гютв шкаф сушильный, где нагревают дс 130 Си выдерживают в течение 1 ч. После этогоподложку помещают в ванну с ра:главок:синтетического боратного шлака, и еющго температуру 960 С и выдерживаю в течение 0,25 ч,Извлеченная из ванны подложка пскрь -та слоем застывшего шлака, дпя его отгения подложку опускают ь ванну с годетемпературой 20 С, В реэульта 1 е полу гаюслой толщиной 1,10 мм,Проводили испытания на износ обрацов. Износ образцов устанавливали г.ртевзвешивания их до и после испытаний юаналитических весах джипа ВЛ, - .00 -Л сточностью до 0;1 мг,Полученные результаты исследованияобразцов на износ представлены в таблице,На основании полученных данных установлено, что массовый износ образца, обрботаного по предлагаемому способу,на140 меньше массового износа образца, обработанного по прототипу.Формула изобретенияСпособ получения иэносостойкого ,дкрытия, включающий приготовление смес,из металлического порошка и связующего,нанесение ее на металлическую основу, нагрев до температуры, превышающей температуоу солидуса смеси, но нижетемпературы солидуса материала основы,.о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения износостойкости покрытия засчет снижения его пористости и увеличенияпрочности сцепления с основой, при смешивании в качестве связующего берут жидкоенатриевое стекло в количестве 4,5-7 отобъема металлического порошка, а нагревпроводят в среде расплава синтетическогоборатного шлака с основностью 0.25-0,45.(ТУ4 н 75 Гредлагаеиый: теипературз 960 С, среда нагоееаснчтетичесний бооатный шлан оснозности;) О,Э 5, порсшон (фх 650 Г.)СТ 4757-79), поролон бронзы (БрОФ)0-1 ОСТ 1.90054- 72), стенло натриеаое еидное ГГОСТ 1 Э 076-61) 7 Э 4 Составитель И. Поймоноваактор О, Юрковецкая Техред М.Моргентал р Э. Лончакова о Заказ 3767 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035,Москва,Ж, Рэушская наб., 4/б Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,Г)роготип: созга нага поролон )Ф 4757-79, (БрОФ 10-1 анрилоаое 7-09-4 Э 47 тзиперату еаа - аан Х 650 ГОСТ порсшон ОСТ.90954 саязуеаее 77)